1.1.3　鏈上擴容與跨鏈通信

以太坊等項目通過鏈上虛擬機提供的智能合約技術為構建區塊鏈應用提供了另一種選擇：與其為每一個應用單獨構建一條鏈，不如利用智能合約技術通過去中心化應用（decentralized application，DApp）的方式構建區塊鏈應用，使開發者可以專注于上層應用的功能實現，無須再操心對等網絡通信與共識協議等區塊鏈底層協議。以太坊上DApp生態的繁榮發展，展示了這種技術策略的可行性。然而構建在同一個區塊鏈上的DApp將同時競爭嚴重受限的底層區塊鏈資源，這就導致整個DApp生態的發展受到底層區塊鏈性能的制約。

為了改進區塊鏈性能，整個行業做出了多種多樣的嘗試。比特幣現金項目通過增大每個區塊的容量來提高鏈上交易處理速度的方式僅能帶來有限的速度提高。標榜可以達到百萬每秒處理的事務數（transactions per second，TPS）的企業操作系統（enterprise operation system，EOS）項目，則嘗試通過犧牲部分分布式特性來提高鏈上交易速度，但是在實際的運營中網絡也遭遇過擁堵。另外以太坊2.0則計劃通過分片（sharding）的方式來實現鏈上交易的并行處理，但是分片方案帶來的工程挑戰是巨大的（以太坊2.0的開發進度落后于預期）。構建出一條具有足夠性能的區塊鏈來承載所有的區塊鏈應用在當下看來似乎是不可能的任務。

需求方面，也沒有一個區塊鏈項目可以同時滿足所有的需求，多條定位不同、功能迥異的區塊鏈并存不僅是目前的常態，也會是未來區塊鏈行業的發展方向。然而，在區塊鏈項目遍地開花的繁榮景象之下，一個隱憂逐漸顯露：由于彼此之間無法通信，這些區塊鏈項目逐漸成為一座座“價值孤島”。想象一下，如果計算設備之間沒有實現互聯，就不會有今天繁榮的互聯網。區塊鏈之間的互通互聯，可以打破不同鏈之間信息和價值流轉的屏障，實現整體大于局部之和的效果。

Vitalik Buterin在“Chain Interoperability”中總結了跨鏈通信的3種實現機制：散列鎖、公證人和中繼。基于散列鎖的跨鏈通信機制要求區塊鏈本身支持基于散列的時間鎖定機制，在比特幣、Algorand等項目中有應用。公證人機制則是相對中心化的方案，方案簡單，但依賴可信的第三方。相比之下，基于密碼學證明的中繼機制是最通用的去中心化跨鏈方案之一，基于中繼機制實現通用的IBC協議是當下區塊鏈領域的研究熱點。